Misurare lo stress ossidativo in tempo reale

Lo stato di ossidazione del glutatione è proporzionale al livello di stress ossidativo di una cellula

I tessuti colpiti da tumori, patologie del sistema nervoso come il Parkinson, patologie cardiovascolari o l'invecchiamento mostrano variazioni ossidative a carico di importanti biomolecole. Queste sono causate da molecole di ossigeno reattivo, i noti radicali liberi, che sono formati da prodotti di scarto della respirazione cellulare con la capacità di attaccare proteine cellulari, acidi nucleici e acidi grassi.
I radicali liberi però svolgono anche utili funzioni poiché si è scoperto il loro ruolo nella regolazione dei maggiori processi biologici come la crescita e la morte delle cellule. Sono loro a far da ago della bilancia tra salute e malattia: il cosiddetto stress ossidativo si origina quando l'equilibrio tra reazioni di ossidazione e riduzione nell'organismo è sbilanciato in favore dei processi che promuovono l'ossidazione.
Fin'ora misurare il livello di ossidazione, e quindi lo stato di stress ossidativo di una cellula vivente, è stato un compito difficoltoso, ma le difficoltà sono state superate da Tobias Dick e collaboratori del German Cancer Research Center che, insieme con i colleghi della Università di Heidelberg, ha sviluppato un sensibile biomarcatore in grado di misurare lo stato di ossidazione del glutatione.
Il glutatione è una molecola protettiva che cattura una larga parte delle molecole di ossigeno reattive all'interno di una cellula, pertanto il quantitativo di glutatione ossidato è direttamente proporzionale allo stato di ossidazione complessivo della cellula.
Per condurre lo studio le cellule campione sono state dotate di una proteina fluorescente che reagisce alle variazioni nel livello di ossidazione rilasciando segnali luminosi.

Poiché la proteina fluorescente non è di per sé sufficientemente sensibile, è stata accoppiata con un enzima chiamato glutaredoxina, che "misura" lo stato ossidativo del glutatione e ne trasmette il valore alla proteina fluorescente. In questo modo è possibile rilevare le più piccole variazioni nello stato di ossidazione del glutatione senza distruggere la cellula e in tempi brevi. Infatti, come spiega Tobias Dick "Al fine di misurare le variazioni a breve termine dello stato di ossidazione, i sistemi devono reagire istantaneamente e il modo dinamico. Tutto ciò è garantito dal nostro biosensore, in grado di funzionare fino alla scala dei secondi."
Il sistema messo a punto permette ai ricercatori di determinare in breve tempo le variazioni dello stato di ossidazione all'interno delle cellule, ma potrà anche permettere, in futuro, di monitorare l'efficacia dei farmaci antiossidanti.

Redazione (06/10/2008)
Pubblicato in Biochimica e Biologia Cellulare
Tag: stress, ossidativo, glutaredoxina, glutatione

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